創新太空太陽能有望突破日照限制

THE MERIT TIMES

編譯／韋士塔 2023-07-01

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太空太陽能電池，可24小時產生電力。圖／網路

太陽能發電，受到日照時間的限制。圖／網路

研究人員使用低軌道電力，傳輸裝置點亮LED燈。圖／網路

編譯／韋士塔

能源永續是當前最受重視的環保議題之一，世界各國無不致力推動能源轉型，由化石燃料轉向再生能源；2022年的數據顯示，主要的再生能源中，太陽能發電量占全球發電量的4.5%，水力發電占15.1%，風電則占7.6%。

能源專家預估，這3種類型的發電量將在未來幾十年快速成長，預期到2035年合計將占全球總發電量40%，到2050年達45%。

此外，專家更預估2050年時太陽能將占再生能源市場的50%，這也突顯太陽能的龐大成長空間；然而，要讓太陽能的前景成真，需克服一些關鍵技術挑戰及問題。

太陽能發展過程的最大障礙是間歇性（intermittency），因為太陽能裝置需在日照充足的情況下，才能產生電力。為了解決這個問題，科學家們過去數十年持續研究如何提升太陽能的發電效率，也投入大量資金與時間研究太空太陽能技術，試圖在太空衛星架設太陽能發電設備，24小時不間斷地產生電力。

為了開發這項技術，加州理工學院太空太陽能計畫的研究人員，開發了太空太陽能演示器（Space Solar Power Demonstrator , SSPD），由一系列靈活、輕便的微波發射器組成，透過客製化的電子晶片控制，能收集太陽能，並傳輸到世界各地的接收站。今年1月，研究團隊順利把原型演示器送上軌道，成功完成首次電力傳輸。

SSPD演示器共採用3項重要技術，其中之一是「微波陣列低軌道電力傳輸測試」（MAPLE）。MAPLE由加州理工學院電氣工程和醫學工程教授、SSPP聯合主任哈吉米里（Ali Hajimiri）領導的團隊開發。

哈吉米里表示，MAPLE是一組靈活的輕型微波功率發射器，可將功率選擇性地集中在2個不同的接收器上，由太空進行無線遠距電力傳輸。

另外兩項關鍵技術，分別是可部署在軌道的超輕型複合材料（Deployable on-Orbit ultraLight Composite Experiment , DOLCE），以及ALBA太陽能電池計畫。

加州理工學院的亞特瓦特（Harry Atwater）教授指出，太空太陽能是否成功的關鍵之一，是使用輕巧的衛星，「使用輕型結構、廉價且靈活的裝置，由太空中傳輸電力，是邁向太空太陽能和在全球範圍內廣泛使用太陽能的重要一步」。

ALBA太陽能電池計畫則把32個不同的太陽能電池帶上太空，測試哪種太陽能電池適合在太空使用。

哈吉米里表示，目前的進展令研究團隊非常振奮，MAPLE已成功地把電力傳輸到太空接收器，證明太空太陽能的可行性。

加州理工學院院長羅森鮑姆（Thomas F. Rosenbaum）則表示，轉向再生能源對未來至關緊要，但面臨能源儲存及傳輸的挑戰，太空太陽能則是理想的解決方案；除了轉向清潔、可再生的能源，還可能為更多基礎設施不足的地區供電。

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